實現車輛自駕的最後一哩路 – ADAS先進輔助駕駛系統
實現車輛自駕的最後一哩路 – ADAS先進輔助駕駛系統

現在汽車所配備的先進功能或許是十多年前的駕駛未曾想過的,隨著汽車工業與半導體技術的進步,現在的駕駛對於未來的行車想像又會是什麼呢?是能夠完全的解放雙手與雙腳,在長途駕駛上大幅提升舒適度,減緩疲勞;或是透過更多科技輔助,克服駕駛面對惡劣天氣以及路況的視線障礙,達成一個行車零碰撞的安全未來,而這些願景,透過先進輔助駕駛系統(ADAS),都可能在不久的將來實現。

ADAS 已逐漸成為大眾車款的主流標配,不再僅限於高端車種,其主要由感測(Sense)、通訊(Communication)、以及處理器(Process)三大部分構成,處理器就相當於汽車安全守門員的大腦,負責針對行車中的安全疑慮進行判斷與指令處理,然而一位優秀的安全守門員,除了聰明的大腦,還需要能準確接受外界刺激的感官以及快速傳導訊息的神經,才能進行良好協作。

車輛對智慧且多樣化感測的高度需求

車輛行駛中的彎道能見度是實現自動駕駛最大的挑戰,傳統上我們會透過攝影機來識別物體,但攝影機經常會受到天氣與光線的限制,若要能夠全方位的監控行車周圍環境,必須利用雷達(Radar)與光達(Lidar),甚至超音波(Ultrasonic)資料等多樣的感測器融合,來整合各種傳感資訊。

德州儀器
ADAS感測器融合應用實例
圖/ 德州儀器

十多年前,傳統的雷達系統體積龐大功耗又高,並不適合用在一般車輛,但透過晶片業者的努力,將一整套雷達系統整合到單一晶片上,僅有硬幣大小的單晶片毫米波雷達(mmWave)感測器終於問世,並且,在進一步與整合式數位訊號處理器(DSP)結合之後,現在的毫米波雷達感測器能夠直接在晶片上執行機器視覺演算法,不僅能偵測障礙物,還具高解析度,能精準進行物體分類,辨識車輛和行人。這樣的整合方式打造出低功耗、小體積、成本合理的雷達感測系統,開啟感測器的普及化。

隨著汽車越來越先進,車輛所需要的感測器也更多,例如過去需要使用 2 至 3 個感測器的車用雷達系統,現在可能需要 10 個以上,其所收集的數據都與乘客安全息息相關,晶片業者與車廠需共同追求 ADAS 系統達成更長的偵測距離與更廣的角度範圍,不僅要大幅提升有效過彎的能力,並且還要能配合新興法規達成車內外長短距離監測的多種功能需求。而要讓長時間運作或是暴露在潮濕環境中的感測器模組堅固耐用,精準的溫度效應控制至關重要,因此在攝影機與雷達、光達多種感測器交互配合下,晶片業者還會增加獨立式溫度感測器,作為準確控管濕度與溫度的解決方案。

大腦、感官、神經的協作配合 推進自駕車未來

駕駛在開車時需要接收多方訊息並快速做出安全決策,透過 ADAS 可以幫助提供相對應的訊息。未來若要實現車輛自動駕駛,ADAS應用需要更即時快速地收集資訊並做出安全的決策。透過感測器模組蒐集到不同維度的資訊後,需搭配高速且大量的訊息傳輸系統,以及高效低功耗的處理器進行數據管理與決策,這個過程通常需要計算密集型訊號處理深度學習演算法,所產生的功率輸入和熱量輸出便成為挑戰。

在現代 ADAS 觸角廣佈汽車產業的十多年前,TI 已在 Kilby Labs 展開研究,並研發多項解決方案,例如 FPD-Link™ 串聯器與解串器可於車載系統內傳輸未壓縮的影像數據,使 ADAS 與車載資訊娛樂系統顯示器能配置更高解析度的攝影機,促成攝影機安全輔助功能的擴增;或是將 Jacinto™ 處理器結合專用的 DSP 和矩陣乘法核心,即使在高達攝氏 125 度的溫度下,也能達成業界最低的可用功率運作,對於現今汽車高度電氣化趨勢下,多顆高畫素鏡頭的視覺處理需求越來越多,TI 能幫助提高汽車內整體電源效率,克服功率與熱能的挑戰。

隨著系統與車載軟體日益複雜,開發業者更需要符合成本效益,才能更廣泛佈署不同類型的車種,透過半導體晶片持續精進的創新技術,相信 ADAS 系統將加速朝向美國工程師協會制定的 L4 至 L5 級自駕車發展,達成安全、舒適行車的願景。

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